KR100631305B1 - 원자층 증착 설비 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판상에 원하는 2종의 박막을 순차적으로 증착시킬 수 있는 배치식의 원자층 증착 설비에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비는 복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와; 상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와; 상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되; 상기 노즐유닛은 상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와; 상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 각기 다른 경로를 통해 가스가 공급되기 때문에 노즐의 오염도가 낮고, 서로 다른 가스들의 반응에 의한 오염물 발생을 감소시킬 수 있다. 또한, 노즐에 남아 있는 잔류 가스들을 퍼지하는 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

원자층 증착 설비 및 그 방법{A METHOD AND EQUIPMENT FOR ATOMIC LAYER DEPOSITION}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 설비를 보여주는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 설비를 보여주는 평단면도이다.
도 3은 노즐 유닛의 사시도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 공정튜브a,b
130 : 노즐 유닛
132 : 제1노즐부
140 : 제2노즐부
본 발명은 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판상에 원하는 2종의 박막을 순차적으로 증착시킬 수 있는 배치식의 원자층 증착 설비 및 그 방법에 관한 것이다.
디바이스(Device)가 점점 고집적화됨에 따라 불순물이 적고 우수한 스텝 커버리지(step coverage)를 가지는 박막 증착이 요구되어지고 있다. 박막의 증착 방법으로는 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)등 여러 방식이 있으며 또한 많이 사용되어지고 있다. 이 중 원자층 증착법의 경우 불순물의 유입을 최대한 억제하고 균일한 두께의 박막을 증착하기 위해 많이 사용되어 지고 있다.
그러나, 이러한 원자층 증착 장치에 있어서는, 2종의 가스를 일정한 시간 간격을 두고 교대로 챔버내에 주입함으로써 기판상에 2종의 원자층 박막을 순차적으로 적층시키는 방식을 취하게 되므로, 아래와 같은 문제점이 발생하게 된다. 즉, 2종의 반응가스가 서로 접촉하여 반응을 일으킴으로써 이물질을 생성시키게 되고, 이는 기판상에 결함을 발생시키게 되는 요인이 된다. 이를 방지하기 위해 종래에는 제1 반응가스를 주입하여 기판상에 제1 원자층을 증착시킨 후에, 퍼지(Purge)가스를 주입하여 제1 반응가스를 챔버 외부로 배출시킨 뒤, 제2 반응가스를 주입하는 방식을 취하였다. 그런데, 이때에도 먼저 주입된 반응가스가 분자량이 큰 경우(예를 들면, 분자량이 410.95인 TEMAH)에는 퍼지가스에 의해 완전히 챔버 외부로 배출시키기는 곤란하므로, 퍼지 시간 증가 및 퍼지가스 소모량 증가 등의 문제점은 여전히 존재하게 된다.
그리고, 기존의 원자층 증착 장치는 알루미나(AL2O3)박막 위에 하프늄옥사이 드(HfO2)박막을 증착하기 위해서는 다른 공정 설비로 이동하여 공정을 진행하였다. 물론, 동일한 설비에서 알루미나(AL2O3)박막 증착과 하프늄옥사이드(HfO2)박막 증착을 연속적으로 실시할 수 도 있겠으나, 그럴 경우 노즐 내부에서 서로 다른 박막 증착을 위한 소스 가스가 서로 반응하여 이물질이 생성될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 서로 다른 박막을 증착할 수 있는 그리고 공정 시간을 단축할 수 있는 그리고 막 균일성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 새로운 형태의 원자층 증착 설비 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비는 복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와; 상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와; 상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되; 상기 노즐유닛은 상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와; 상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제3가스는 상기 제1가스보다 분자량이 크다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1노즐부는 상기 제1가스가 유입되는 제1포트를 갖는 제1유입부와; 상기 제2가스가 유입되는 제2포트를 갖는 제2유입부와; 상기 제1유입부와 상기 제2유입부가 연결되는 그리고 상기 공정튜브 내의 기판들 사이로 상기 제1가스 또는 제2가스를 분사하기 위한 분사구들을 갖는 단일 분사부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2노즐부는 상기 제3가스가 유입되는 제1포트를 갖는 제1유입부와; 상기 제1유입부로부터 연장되어 상기 공정튜브 내에 수용되어 있는 기판들 사이로 상기 제3가스를 분사하기 위한 분사구들을 갖는 제1분사부와; 상기 제4가스가 유입되는 제2포트를 갖는 제2유입부와; 상기 제2유입부로부터 연장되어 상기 공정튜브 내에 수용되어 있는 기판들 사이로 상기 제4가스를 분사하기 위한 분사구들을 갖는 제2분사부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1가스는 TMA이고, 상기 제3가스는 TEMAH 또는 TDEAH이며, 상기 제2, 4가스는 03, H2O2, H2O, N2O, NO2플라즈마 O2, 리모트 플라즈마 o2, 및 플라즈마 N2O로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1박막과 제2박막은 AL2O3 및 HfO2이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조를 위한 원자층 증착 방법은 분자량이 기설정된 값보다 낮은 제1가스와, 제2가스를 기판상으로 공급하여 제1박막을 형성하는 단계와; 분자량이 기설정된 값보다 높은 제3가스와, 제4가스를 기판상으로 공급하여 제2박막을 형성하는 단계를 포함하되; 상기 제1가스와 상기 제3가스는 각각 독립된 경로(노즐)를 통해 기판들 표면으로 분사된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제3가스와 상기 제4가스는 각각 독립된 경로를 통해 상기 기판들 표면으로 분사된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1가스는 TMA 이고, 상기 제3가스는 TEMAH 또는 TDEAH이며, 상기 제1박막과 제2박막은 AL2O3 및 HfO2이다. 상기 제2가스 또는 상기 제4가스는 03, H2O2, H2O, N2O , NO2플라즈마 O2, 리모트 플라즈마 o2, 및 플라즈마 N2O로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제이다.
상기 목적을 달성하기 위한 반도체 제조를 위한 원자층 증착 방법은 (a) 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부를 제공하는 단계; (b) 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 제공하는 단계; (c) 상기 제1가스와 상기 제2가스가 상기 제1노즐부를 통해 단계적으로 공급되어 상기 복수의 기판들 표면에 제1박막을 형성하는 단계; (d) 상기 제3가스와 상기 제4가스가 상기 제2노즐부를 통해 단계적으로 공급되어 상기 복수의 기판들 표면에 제2박막을 형성하는 단계를 포함하되; 상기 제1가스는 상기 제3가스보다 분자량이 낮다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 (c)단계와 상기 (d)단계는 적어도 한번 이상 반복된다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 기판 열처리 공정을 위한 시스템을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
종래 기술과 비교한 본 발명의 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 설비를 보여주는 측단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원자층 증착 설비를 보여주는 평단면도이다. 도 3은 노즐 유닛의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 원자층 증착 설비(100)는 복수의 기판(w)들이 적재되는 보우트(112), 이 보우트(112)가 수용되는 내측튜브(a)와 외측튜브(b)로 이루어지는 공정 튜브(110), 상기 공정튜브(110)를 둘러싸고 있는 히터 어셈블리(120), 상기 보우트(112)를 지지하고 상기 공정 튜브의 플랜지(114)에 결합되는 시일 캡(116) 그리고 상기 공정튜브(110)로 상기 기판 표면에 제1박막과 제2박막 증착에 기여하는 가스들을 공급하는 노즐 유닛(130)을 포함한다.
상기 공정 튜브(110)는 석영으로 된 관으로, 내측튜브 내부에 기판(w)이 적재된 보우트( boat, 112)가 삽입되어 수용된다. 상기 공정튜브(110)의 플랜지(114) 일측에는 배기구(118)가 마련되어 있고, 그 배기구 반대편에는 상기 노즐 유닛(130)이 설치되어 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 노즐 유닛(130)은 제1노즐부(132)와 제2노즐부(140)로 이루어지며, 상기 제1노즐부(132)는 상기 제1박막 형성을 위한 제1가스(기판 표면에 전구체막을 형성하기 위한 가스)와, 제2가스(상기 전구체막을 산화시켜 금속 산화막을 형성하기 위한 산화제, 주로 오존이 사용됨)가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사된다. 상기 제1노즐부(132)를 구체적으로 살펴보면, 상기 제1노즐부(132)는 상기 제1가스가 유입되는 제1포트를 갖는 제1유입부(134), 상기 제2가스가 유입되는 제2포트를 갖는 제2유입부(135) 그리고 상기 제1유입부와 상기 제2유입부가 연결되는 그리고 상기 공정튜브 내의 기판들 사이로 상기 제1가스 또는 제2가스를 분사하기 위한 분사구(137)들을 갖는 단일 분사부(136)로 구성된다.
상기 제2노즐부(140)는 상기 제2박막 형성을 위한 제3가스(기판 표면에 전구체막을 형성하기 위한 가스)와 제4가스(상기 전구체막을 산화시켜 금속 산화막을 형성하기 위한 산화제, 주로 오존이 사용됨)가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사된다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 제2노즐부(140)는 상기 제3가스가 유입되는 제1포트를 갖는 제1유입부(142), 상기 제1유입부(142)로부터 연장되어 상기 공정튜브 내에 수용되어 있는 기판들 사이로 상기 제3가스를 분사하기 위한 분사구(143)들을 갖는 제1분사부(144), 상기 제4가스가 유입되는 제2포트를 갖는 제2유입부(146) 그리고 상기 제 2유입부(146)로부터 연장되어 상기 공정튜브 내에 수용되어 있는 기판들 사이로 상기 제4가스를 분사하기 위한 분사구(147)들을 갖는 제2분사부(148)로 구성된다.
상기 제1노즐부 및 제2노즐부의 분사구(137,143,147)들은 상기 보우트(110)에 놓여진 기판들 사이 사이로 가스를 분사할 수 있도록 배치됨으로써, 기판 상의 반응성을 향상시키고 가스의 사용량을 최적화하여 불필요한 가스의 소모량을 줄일 수 있다.
상술한 구성을 갖는 원자층 증착 설비(100)에서의 제1박막(알루미나; AL2O3;) 및 제2박막(하프늄 옥사이드; HfO2)의 증착 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에서는 TMA(Trimenthulaluminum)(제1가스)와 오존(O3)(제2가스)를 사용하여 알루미나 박막을 형성하고, TEMAH(제3가스)와 O3(제4가스)를 사용하여 하프늄 옥사이드 박막을 형성한다.
우선, 1. 기판(w)들이 보우트(112)에 로딩된다. 2. 보우트(112)는 공정 튜브(110)(일명 퍼니스)의 내측튜브(a) 내부로 로딩된다. 여기서, 상기 공정튜브의 온도 범위는 대략 150도~400도 정도로 알루미나 증착 공정의 경우 380도를 유지하며( 하프늄 옥사이드 증착의 경우에는 180~220도를 유지한다) 조건에 따라 설정 온도는 약간씩 다를 수 있다. 3. 공정 튜브(110) 내부를 진공 상태로 한 후에 공정 튜브 내부 리크 체크를 실시한다. 4. 기판의 온도가 설정온도까지 승온하여 온도 안정화를 실시한다. 5. 제1,2노즐부(132,140)에 N2(질소)를 소량 공급한다(약 0.5~1 리터) 6. 제1노즐부(132)에 소량의 질소를 공급하며 공정 튜브에 제1가스(TMA)를 공 급하기 위한 준비를 실시한다. 시간은 2초 정도( 하프늄 옥사이드 박막증착의 경우에는 10초) 7. 여기서, 제1가스(TMA)는 분자량이 기설정된 값보다 낮기 때문에, 상기 TMA는 제1노즐부(132)의 제1유입부(134)를 통해 단일분사부(136)로 공급되어, 단일분사부(136)의 분사구(137)들을 통해 기판상으로 분사된다. (참고로, 분자량이 기설정된 값보다 높은 소스가스(예를 들면, TEMAH, TDEAH)의 경우에는 제2노즐부(140)의 제1분사부(144)를 통해 분사하는 것이 바람직하다.) 공급 시간은 4~12초( 하프늄 옥사이드 박막증착의 경우 1~6분 정도를 실시). 이렇게, 금속 전구체를 갖는 TMA가 공급되면, 전구체 분자의 일부분이 상기 기판상에 화학적으로 흡착하여 기판 표면상에 전구체막을 형성하고, 금속 전구체 분자 중 나머지 부분은 화학적으로 흡착된 부분상에 물리적으로 흡착되거나 상기 공정튜브 내에서 표류하게 된다. 8. TMA 공급을 차단하고 진공 펌핑을 실시한다 시간은 2~4초정도를 실시한다. (하프늄 옥사이드 박막증착의 경우 미실시.) 9. TMA 공급에 사용된 제1노즐부(132)에 질소유량(약 9리터)을 증가시켜 노즐 및 퍼니스 내부 잔류물을 제거한다. 시간은 4초.( 하프늄 옥사이드 박막증착의 경우 40~ 120초) 이렇게, 질소(또는 아르곤 가스)와 같은 불활성 가스를 공급하여 퍼지 및/또는 진공 퍼지시킴으로써 상기 기판 상에 화학적으로 흡착되지 않은 상기 금속 전구체와 노즐부에 잔류하는 TMA를 제거하게 된다. 10. 진공 펌핑을 실시한다,. 시간은 4초.(하프늄 옥사이드 박막증착의 경우 40초) 11. 제2가스인 O3(산화제)를 공급하기 위한 준비를 한다 (6번과 동일) 12. 제1노즐부(132)의 제2유입구(135)를 통해 제2가스인 오존(O3)이 공급된다. 상기 오존은 제1노즐부의 단일분사부(136)의 분사구(137)들을 통해 기판상으로 분사 된다. (알루미나/하프늄 옥사이드 모두 오존을 사용) 공급 시간은 20초.(하프늄 옥사이드 박막증착의 경우 40~60초)정도를 실시한다. 상기 오존이 공급되면, 상기 전구체막(일명 화학 흡착막이라고도 함)과 상기 오존이 화학적으로 반응(전구체막의 산화반응)하여 상기 기판상에 금속 산화물인 알루미나 박막이 형성된다. 예컨대, 상기 제2가스는 산소 라디탈(추가)을 발생시킬 수 있는 활성화된 산화제를 포함하는 하나 이상의 산화제를 포함한다. 상기 활성화된 산화제는 플라즈마 생성기에 의해 형성된 오존(O3), 플라즈마 O2, 리모트 플라즈마 O2 및 플라즈마 N2O를 포함할 수 있다. 13. 제2가스인 오존의 공급을 차단하고 진공 펌핑을 실시한다. (알루미나 : 2초, 하프늄 옥사이드 :미실시) 14 . 제2가스 공급에 사용된 제1노즐부(132)에 질소유량(약 9리터)을 증가시켜 퍼지를 실시한다. (알루미나 : 8초, 하프늄 옥사이드 :15~40초) 이렇게 퍼지를 통해 화학반응하지 않은 제2가스를 공정튜브로부터 제거한다. 15. 질소 유량을 감소시키고 펌핑을 실시한다 (알루미나 : 4초, 하프늄 옥사이드 :15~40초) ( 6번부터 15번 까지의 공정을 반복하여 실시하여 알루미나 박막 두께를 조정할 수 있다) 이렇게, 상기 공정 6번부터 15번까지 1번 진행을 하면 1사이클이 종료된다.
한편, 상기 제2박막(하프늄 옥사이드;HfO2) 형성 과정은 상기 공정 6번부터 15번까지 거의 동일하게 진행된다. 상기 제2박막은 상기 노즐유닛의 제2노즐부(140)를 사용하여, 금속 전구체를 갖는 제3가스(TEMAH 또는 TDEAH)와 오존(O3)(제4가스)을 각기 다른 경로를 통해 공급하게 된다. 이렇게 진행을 하면 알루미나 막 형성후 하프늄 옥사이드 막이 기판 표면에 연속적으로 형성할 수 있다. 그리고 또다시 하프늄 옥사이드막 위에 알루미나 막을 형성하고 하프늄 옥사이드막을 형성하면 (Al 2 O 3 -HfO 2 - Al 2 O 3 - HfO 2 ) ( HfO 2 - Al 2 O 3 - HfO 2 -Al 2 O 3 ) 막 순으로 형성될 수 있다. 16. 성막 완료후 공정튜브 내부의 잔류물을 제거하기 위하여 각 노즐에 질소를 공급 및 정지를 하며 잔류물을 제거한다 (약 4회 정도 반복 실시) 17. 공정튜브 내부에 질소를 공급하여 상압으로 만든다. 18. 보우트를 언로딩한다. 19. 기판을 냉각 시킨다. 20. 보우트에서 기판을 꺼낸다.
이처럼, 연속 적인 공정은 알루미나 막을 형성후 [TMA와 오존을 사용하여 공정 6번부터 15번까지 수사이클을 (약 3~5사이클)진행한다] 그리고 공정튜브 내부를 퍼지하고 TEMAH와 오존을 사용하여 하프늄 옥사이드를 성막한다.
본 발명의 실시예에서, 하프늄 옥사이드막을 위한 상기 금속 전구체로는 하프늄(Hf)과 아미노기를 갖는 하프늄 금속 화합물일 수 있다. 상기 금속 전구체의 예로는 TEMAH(tetrakis - ethyl methyl amino hafnium, Hf[NC 2 H 5 CH 3 ] 4 ), TDEAH(tetrakis - diethyl amino hafnium, Hf[N(C 2 H 5 ) 2 ] 4 ), TDMAH(tetrakis - dimethyl amino hafnium, Hf[N(CH 3 ) 2 ] 4 ), Hf[N(C 3 H 7 ) 2 ] 4 , Hf[N(C 4 H 9 ) 2 ] 4 등을 들 수 있다. 상기 물질들은 단독으로 또는 상기 물질들의 혼합으로 사용될 수 있다. 상기 전구체의 다른 예로서는 Ti[N(CH 3 )C 2 H 5 ] 4 , Zr[N(CH 3 )C 2 H 5 ] 4 , Sn[N(CH 3 )C 2 H 5 ] 4 , Si[N(CH 3 )C 2 H 5 ] 4 , Ta[N(CH 3 )C 2 H 5 ] 5 , Al[N(CH 3 )C 2 H 5 ] 4 , 및 (CH 3 )2 AlNH 2 가 있다.
본 발명의 원자층 증착 설비는 어떤 가스를 공급하느냐에 따라 알루미나 막 또는 하프늄 옥사이드 막,지르코늄옥사이드막,탄탈륨옥사이드막,티타늄막,티타늄나이트라이드막이 증착되며, 또한, 분자량의 크기에 따라 제1노즐부(노즐 입구가 두 개이고 단일분사부를 갖는 싱글타입/합류형) 또는 제2노즐부(노즐 입구와 분사부가 각각 있는 더블타입/분리형)를 선택적으로 사용하게 된다.
이처럼, 본 발명의 원자층 증착 설비는 싱글 타입인 제1노즐부와 더블 타입인 제2노즐부를 갖는 노즐 유닛이 설치되어 있어, 서로 다른 종류의 가스가 반응하지 않으면서 서로 다른 박막을 연속적으로 증착할 수 있는 것이다.
위의 공정에서 설명한 것처럼, 상기 제1노즐부는 퍼지가 쉬운 가스를 사용시에 사용이 용이하다. 즉, 분자량이 작은 부류의 소스 (예) TMA(분자량 72.9)를 사용한 알루미나 막 형성에 용이하다. 그리고 상기 제2노즐부는 제1노즐부에서 설명한 것처럼 퍼지가 어려운 가스를 사용시 잔류물이 노즐 내부에 있을 경우, 오존을 공급할 때 더블 타입이라 노즐 내부에서 처음 공급된 가스와 그 다음에 공급되는 오존이 만날 수 없어 반응이 일어나 이물질이 생기기 어렵다. (각각의 노즐에 소량의 질소를 사용하여 노즐 내부로 역류하는 현상을 방지한다) 제2노즐부는 분자량이 큰 부류의 소스(예) TEMAH(분자량 410.95)/TDEAH를 사용한 하프늄 옥사이드막 형성에 사용되는 것이 바람직하다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 각기 다른 경로를 통해 가스가 공급되기 때문에 노즐의 오염도가 낮고, 서로 다른 가스들의 반응에 의한 오염물 발생을 감소시킬 수 있다. 또한, 노즐에 남아 있는 잔류 가스들을 퍼지하는 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비에 있어서:
    복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와;
    상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와;
    상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되;
    상기 노즐유닛은
    상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와;
    상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함하며,
    상기 제3가스는 상기 제1가스보다 분자량이 큰 것을 특징으로 하는 원자층 증착 설비.
  3. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비에 있어서:
    복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와;
    상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와;
    상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되;
    상기 노즐유닛은
    상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와;
    상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함하며,
    상기 제1노즐부는
    상기 제1가스가 유입되는 제1포트를 갖는 제1유입부와;
    상기 제2가스가 유입되는 제2포트를 갖는 제2유입부와;
    상기 제1유입부와 상기 제2유입부가 연결되는 그리고 상기 공정튜브 내의 기판들 사이로 상기 제1가스 또는 제2가스를 분사하기 위한 분사구들을 갖는 단일 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 설비.
  4. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비에 있어서:
    복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와;
    상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와;
    상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되;
    상기 노즐유닛은
    상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와;
    상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함하며,
    상기 제2노즐부는
    상기 제3가스가 유입되는 제1포트를 갖는 제1유입부와;
    상기 제1유입부로부터 연장되어 상기 공정튜브 내에 수용되어 있는 기판들 사이로 상기 제3가스를 분사하기 위한 분사구들을 갖는 제1분사부와;
    상기 제4가스가 유입되는 제2포트를 갖는 제2유입부와;
    상기 제2유입부로부터 연장되어 상기 공정튜브 내에 수용되어 있는 기판들 사이로 상기 제4가스를 분사하기 위한 분사구들을 갖는 제2분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 설비.
  5. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비에 있어서:
    복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와;
    상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와;
    상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되;
    상기 노즐유닛은
    상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와;
    상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함하며,
    상기 제1가스는 TMA 인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 설비.
  6. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비에 있어서:
    복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와;
    상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와;
    상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되;
    상기 노즐유닛은
    상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와;
    상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함하며,
    상기 제3가스는 TEMAH 및 TDEAH인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 설비.
  7. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비에 있어서:
    복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와;
    상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와;
    상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되;
    상기 노즐유닛은
    상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와;
    상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함하며,
    상기 제2가스 또는 상기 제4가스는 03, H2O2, H2O, N2O, NO2플라즈마 O2, 리모트 플라즈마 o2, 및 플라즈마 N2O로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 설비.
  8. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 설비에 있어서:
    복수의 기판들이 수납되는 보우트가 수용되는 공정튜브와;
    상기 공정튜브를 둘러싸도록 설치되는 히터 어셈블리와;
    상기 공정튜브 안으로 상기 기판 표면에 제1박막 및 제2박막을 형성하기 위한 가스들을 공급하는 노즐유닛을 포함하되;
    상기 노즐유닛은
    상기 제1박막 형성을 위한 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부와;
    상기 제2박막 형성을 위한 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 포함하며,
    상기 제1박막과 제2박막은 AL2O3 /Ti 및 HfO2 /TiN인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 설비.
  9. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 방법에 있어서:
    분자량이 기설정된 값보다 낮은 제1가스와, 제2가스를 기판상으로 공급하여 제1박막을 형성하는 단계와;
    분자량이 기설정된 값보다 높은 제3가스와, 제4가스를 기판상으로 공급하여 제2박막을 형성하는 단계를 포함하되;
    상기 제1가스와 상기 제3가스는 각각 독립된 경로(노즐)를 통해 기판들 표면으로 분사되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3가스와 상기 제4가스는 각각 독립된 경로를 통해 상기 기판들 표면으로 분사되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1가스는 TMA 이고, 상기 제3가스는 TEMAH 및 TDEAH인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1박막과 제2박막은 AL2O3 및 HfO2인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2가스 또는 상기 제4가스는 03, H2O2, H2O, N2O, NO2플라즈마 O2, 리모트 플라즈마 o2, 및 플라즈마 N2O로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  14. 반도체 제조를 위한 원자층 증착 방법에 있어서:
    (a) 제1가스와 제2가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 동일 경로를 통 해 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제1노즐부를 제공하는 단계;
    (b) 제3가스와 제4가스가 각각 다른 유입부를 통해 공급되어 각각 독립된 경로를 통해 상기 복수의 기판들 표면으로 분사되는 제2노즐부를 제공하는 단계;
    (c) 상기 제1가스와 상기 제2가스가 상기 제1노즐부를 통해 단계적으로 공급되어 상기 복수의 기판들 표면에 제1박막을 형성하는 단계;
    (d) 상기 제3가스와 상기 제4가스가 상기 제1노즐부를 통해 단계적으로 공급되어 상기 복수의 기판들 표면에 제2박막을 형성하는 단계를 포함하되;
    상기 제1가스는 상기 제3가스보다 분자량이 낮은 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 (c)단계와 상기 (d)단계는 적어도 한번 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 (c)단계와 상기 (d)단계 각각은 적어도 한번 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1가스는 TMA 이고, 상기 제3가스는 TEMAH 및 TDEAH인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1박막과 제2박막은 AL2O3 및 HfO2인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제2가스 또는 상기 제4가스는 03, H2O2, H2O, N2O, NO2플라즈마 O2, 리모트 플라즈마 o2, 및 플라즈마 N2O로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제인 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
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